空间相机

摘要： 提高光机结构的温度适应性对空间相机降低热控难度、提升系统稳定性具有重要意义。根据统一材料结构可以消除系统热差的原理,选用铝合金材料对某可见光波段空间相机的光机结构进行了设计,并完成了实际工况下的工程分析,达到了在20°C±15°C均匀温度变化与不同方向重力耦合状态下,像质均满足MTF(modulation transfer function)在71.4 lp/mm处大于0.3的成像指标。采取常用的不同材料搭配方案进行对比分析,相同工况的全铝结构稳定性远优于不同材料方案,验证了统一材料的光机结构在温度适应性方面的优势。

摘要： 空间变形镜能够实现像差的在轨校正,是空间主动光学的重要组成部分。为了解决空间大口径变形镜抗力学冲击和空间环境适应性问题,文章采用了一种利用具有掉电自锁功能的压电陶瓷促动器作为驱动元件以及轴向柔性支撑杆耦合边缘横向约束的超薄镜片支撑方法,设计了直径为320mm、促动器数量为37的空间变形镜装置,使得大口径变形镜同时具有良好的面形校正能力和热力学特性。仿真分析结果表明:前4~11阶Zernike像差最佳校正能力达到了96.761%以上,结构的基频超过了244Hz,满足空间变形镜的任务设计需求。该设计方法为后续大口径空间变形镜的工程应用奠定了一定的基础。

摘要： 在大口径、长焦距空间遥感相机中,主、次镜间相对位置变化会影响相机的成像质量和稳定性,因此,作为主次镜间承力结构的主次镜支撑结构,是相机设计过程中的关键一环。本文针对大口径、长焦距相机特点,设计并研制了碳纤维薄壁筒式主次镜支撑结构。首先,根据给定光学系统,选取了筒式基结构形式。然后,根据筒式基结构形式的特点,依次对筒式结构的次镜支撑梁和纵向加强筋的几何结构形式进行了分析与选型。接着,为了充分发挥碳纤维材料铺层可设计性特点,对主次镜支撑结构进行了结构关键尺寸、铺层厚度和铺层角度三者的迭代优化设计,并对设计结果进行了有限元仿真分析。最后,通过测量次镜角度变化量和特征级扫频振动试验,验证了支撑结构的稳定性和结构刚度。试验结果表明:次镜相同状态下长期监测差值变化量小于1.5″,重力翻转前后变化量小于1.08″,支撑结构一阶固有频率大于115 Hz,轴向频率大于180 Hz,表明主次镜支撑结构具有良好的刚度和结构稳定性,满足设计指标要求。

摘要： 文章以红外遥感器高灵敏度探测要求为背景,针对140K的在轨工作环境,给出了一种基于热变形补偿的双材料低温镜头支撑结构的设计方案。依据温度变化得到透镜热变形,以满足热变形补偿为目标对支撑结构设计方案进行理论校核,并建立低温镜头有限元模型进行各项仿真,校核结果表明支撑结构与透镜的热变形差距在0.005mm内,基本实现了高精度热胀系数匹配。以低温热胀系数、透镜面形为测量指标,对实体结构进行真空140K低温热试验。测试结果表明该镜头热胀系数匹配精度优于0.22×10^(-6)/K,透镜低温面形变形量均方根误差小于0.051λ(λ=632.8nm,为波长),基本达到透镜低温面形要求。该方案可为后续红外遥感器低温镜头热匹配技术研究提供一定借鉴和参考。

摘要： 文章在空间相机次镜三杆和筒体复合支撑结构设计中,引入了拓扑优化设计方法,通过仿真确立了传力路线,在规定的设计空间内实现了结构的轻量化;结合材料成型工艺,完成了次镜支撑结构的设计和仿真分析,并根据设计方案制备了质量约7.62kg的实际结构产品;对该产品进行了测试,测得频率为176.03Hz,满足产品设计的轻量化指标要求以及频率性能要求。文章提出的设计方法对于同轴光学系统中次镜支撑结构的轻量化设计具有一定的参考价值。

摘要： 随着空间相机分辨率日益提升,对光机主体等核心部组件的温度稳定性和均匀性要求也越来越高,地球静止轨道(GE O)空间外热流复杂且恶劣,实现相机高精度热设计挑战极大.针对"高分四号"卫星相机热设计的难点和特点,基于结构热控一体化的设计理念,采取了入光口热流屏蔽、间接辐射控温、散热面耦合等热控技术,实现了相机高精度控温;分析了相机入轨4年的温度数据及符合情况,验证了相机热设计的正确性,并根据在轨运行情况提出了热设计优化建议,为进一步提升地球静止轨道相机控温精度、降低热控资源提供支撑.

摘要： 为补偿平台震颤、大气湍流等因素给大口径空间相机引入的高频像差,使其获得更高的成像品质,文章提出了一种基于线性二次高斯(LQG)控制器的自适应光学高频像差校正方法.该方法在经典比例积分(PI)控制器的自适应光学系统模型基础上构建了自适应光学系统的状态空间模型,以波前残差最小为目标函数设计了LQG控制器.通过数值仿真对比分析可知,相较于传统的PI控制器,基于LQG控制器的自适应光学系统能更好地补偿由于平台震颤等因素带来的如40Hz,60Hz,80Hz,100Hz和120Hz等频率的高频像差扰动.

摘要： 由于空间遥感相机受体积、质量和制造成本的限制,Stewart次镜调整平台需要在任意运动时刻不超出给定的包络尺寸,急需一种解决相机次镜平台空间运动约束的包络判定算法.文章根据结构参数建立了Stewart次镜调整平台运动模型,利用三角函数关系并考虑支杆长度的约束,推导模型中平移与旋转的极限位置,然后给出空间包络的判定方法.将该判定模型应用于某空间遥感相机的Stewart次镜调整平台实例中,运用解析法可快速计算出极限位置,节约了大量时间;运用数值法可进一步精确求出在有支杆长度约束时的极限位置,解析法和数值法结果均满足包络尺寸的要求,表明该包络判定算法适用于六自由度并联机构的空间包络判定.

摘要： 针对空间相机匀速扫描中的周期干扰,研究永磁同步电机(PMSM)抗扰控制问题.为了解决传统状态观测器与内模原理补偿方法形式复杂、计算量大的问题,结合敏感器测量输出和系统模型推导出干扰量,并在重构干扰的基础上,采用超前输入补偿策略快速抑制扰动影响.该方法形式简洁,计算量小,经数学仿真和试验验证,可有效抑制系统正弦扰动,改善稳态性能,减少相机抖动,满足空间成像需求.

摘要： 针对高分辨相机难以实现超宽覆盖的问题,本文设计了锥摆扫一体化成像模式.通过对锥摆扫一体化成像原理进行分析,建立了锥摆扫一体化成像模型;然后,设计了最佳地面轨迹模型,并分析了轨道速度、平台旋转角速度和摆扫转动角速度的关系,并基于地面轨迹给出了曝光时间、帧频的计算方案.最后,通过MATLAB进行算例仿真,并对地面覆盖宽度和地面像元分辨率进行分析.结果表明:在轨道高度为500 km,像素尺寸为2.5 μm,焦距为360 mm,像元数为5 120×5 120时,取相机安装倾角为30°,摆扫成像帧数为10,地面覆盖宽度达到1 105.7 km,是星下点推扫成像的31.1倍,并且地面像元分辨率在6.4 m以下.锥摆扫一体化成像模式可以完全覆盖地面目标,并且在保证一定分辨率的条件下大幅增大幅宽.

摘要： 空间相机光学零件与结构装配时,通常使用胶接的工艺方法.XM23胶作为常用的胶接剂,其杨氏模量直接影响着部组件的频率及其对热应力、装配应力的卸载能力,从而影响光学系统的性能.本文通过实例,提出了一种通过拉伸试验结合有限元仿真来获取XM23胶杨氏模量的方法,并给出了对于不同促进剂配比、不同批次及贮存期内不同时期XM23胶选用的一般方法.

摘要： 目前各航天大国都在发展高分辨率对地观测、高精度指向等卫星平台与应用技术,卫星小量级颤振的高精度控制是实现卫星平台与遥感系统等有效载荷高精度姿态指向的前提与基础.本文采用三维绘图软件建立空间相机三维模型,导入到Hypermesh进行有限元处理并进行数值计算,研究某型卫星空间相机的模态振型和频响特性,找出影响其成像质量的微颤振干扰幅度(10-7m数量级)以及对应的低频范围(15～18Hz、31～37Hz以及54～69Hz);在此基础上,提出基于声子晶体的Stewart联合隔振平台,通过仿真分析能够在54～69Hz的主要干扰低频段内实现微颤振控制目的,微颤振最大能够降低2个数量级,并做出结构上的优化设计.分析结果表明,对于该卫星空间相机的影响成像品质的低频段内,用该联合隔振方法可以实现微颤振的控制,提高卫星对地观测空间相机的分辨率.

摘要： 本文分析了甚高分辨率空间相机的系统特点,研究了各种因素产生的波前像差的形式和特点,设计了适用于大视场推扫成像方式的在轨波前探测方案,构建了新的理论模型,采取了地物预判、像移补偿、噪声去除、图像配准等技术手段优化波前复原流程和算法.仿真分析表明该技术可以满足甚高分辨率空间相机的在轨波前探测要求。

摘要： 针对空间红外相机型号差异大、遥测处理种类繁多等导致的遥测软件重复开发、兼容性差的问题,介绍了一种基于可扩展标记语言(eXtensible Markup Language,XML)的空间相机遥测软件自动化生成方法.该方法通过提取红外相机遥测参数处理方法通用模型,用XML文件描述相机遥测参数特性,采用图形化建模的思想生成相机的遥测配置文件,并通过自动调用配置文件的方式实现了遥测软件的自动化生成.目前,该方法已经应用于某空间红外相机遥测软件的自动化开发系统中,提高了遥测软件的开发效率,减少了软件开发过程中人员水平差异导致的出错概率,通用性和兼容性较好.

摘要： 针对卫星上微振动影响遥感图像成像质量的问题,提出了一种基于惯性参考基准的像移测量方法,介绍了该方法的原理.为验证该方法的实际性能,研制了一套试验验证系统,包括验证相机(惯性参考基准单元、哈特曼传感器)、积分球、靶标、平行光管、隔振平台、激振器、六自由度支撑台等.开展了多种工况下的验证试验,结果表明,基于惯性参考基准的像移测量方法实现了较高的测量精度,与哈特曼传感器的测量数据相比,误差不超过0.12像元(rms).该方法可用于通过离线处理的方式提高遥感图像质量,也可以直接驱动稳像镜,在线补偿星上微振动.

摘要： 小卫星因其研制发射成本低、灵活性强、性能高、体积轻小等优势,在通信领域、空间遥感、军事侦察等方面具有十分广泛的应用前景.为适应小卫星平台和高的对地观测能力,高分辨率轻小型相机光学系统的设计与研制尤为关键.本文介绍了近年来小卫星高分辨率空间相机光学系统,研究了低地球轨道详查高分辨率相机的小型化、轻量化设计,给出基于同轴三反、离轴三反、离轴四反及环形孔径多种类型面视场成像紧凑光学系统设计思想与结果,比较分析了其成像性能、可实现性与特点.

摘要： 空间相机的积分时间调整精确度是扩展红外辐射测量系统动态范围的主要手段.针对在轨积分时间调整影响实时跟踪问题,提出基于时间同步的积分时间实时调整方法.该方法通过预先设计得到不同时刻的积分时间,利用GPS高精度时间同步进行在轨积分时间发送.并对相机时间同步误差的影响因素提出相应的补偿措施.试验证明,该方法能够满足精确时间要求的最优积分时间,有效提高积分时间实时调整精准度.

摘要： 本文对某型号红外相机隔振器隔振参数的设计及验证方法进行了介绍，在红外相机安装脚处安装涡流传感器，测量安装隔振器后，红外相机开机安装脚的晃动幅值；通过安装加速度传感器，测量红外相机开机后安装脚的加速度响应；同时采集景物模拟器图像，分析安装隔振器对红外相机成像的影响。红外相机安装隔振器后，成像质量稳定，图像无抖动现象，隔振器设计满足红外相机图像晃动量不超过0.5像元指标要求。零重力模拟设施由悬吊支架，零刚度支撑装置，低刚度拉簧以及连杆组成。进行试验时，悬吊支架固定在刚性地基上，悬吊支架的顶端固定有4个零刚度支撑装置，分别串联一根低刚度拉簧，通过柔性连杆与相机的吊脚连接。通过调整零刚度支撑装置，模拟红外相机入轨后的失重状态，确保试验状态与在轨状态一致性。未安装隔振器时，红外相机开机，可见光相机图像抖动2个像元；安装隔振器后，红外相机开机，可见光相机图像的抖动像元数降低为0.5个像元。表明隔振器设计满足红外相机开机时，可见光相机图像抖动量不超过0.5像元指标要求。

摘要： 空间相机成像过程中,由于器件自身的限制导致了采集到的场景的动态范围过低,针对这一基础问题,调研了可应用于空间成像的动态范围扩展方法,现有的增加空间相机输入动态范围的方法可分为硬件扩展方式、软件扩展方式和软硬件相结合的扩展方式.进而结合动态范围在成像链路中的表现形式,分析了多次曝光方式扩展动态范围的机理,提出多次曝光方式是一种自适应的非均匀间隔量化方法.

摘要： 滤光装置的盘片通过大传动比齿轮保证滤光片定位精度,滤光装置周边支撑方式保证装置具有足够的刚度.该滤光装置应用了交叉滚柱轴环的设计，采用中心支撑的结构形式，使滤光装置支撑刚度得到了大幅增大的同时精度也有了明显提高。经设计分析可知，该装置具有结构稳定、切换精度高、可靠性高的特点，装置整体的一阶激频为371.6Hz，在过载为30g的情况下最小安全系数为27，光轴定位精度可以达到0.28mm。运用该滤光装置为空间CCD相机进行多谱段分光，可以在较长时间内更加准确的完成多光谱分光，从而更好的协助相机实现多光谱成像。

摘要： 本发明公开了一种基于独立相机视角下空间采样的多光编码相机的深度提取方法，应用于以多深度少纹理为基础的多视点采集和重建架构。本发明从独立的光编码深度相机视角出发，通过对采集场景进行空间分层采样的方式解决多光编码相机系统存在相互干扰的问题，从而获得无干扰的场景深度图。本发明与基于结构光及多视点立体的平面扫描方法相比，可有效降低多光编码相机间的干扰，在获得精确深度信息的同时能够更好地保留场景的形状信息，为三维场景重建提供高质量、高精度的深度图像。

摘要： 本发明提出了一种双目相机系统和双目相机空间标定方法，解决了现有技术成像质量差和无深度信息的问题。双目相机系统依次级联有相机模块、校正模块、标定模块和存储模块；相机模块包括并联的事件相机和普通CMOS相机。空间标定方法包括：相机模块获取地址‑事件数据流、图像和拍摄时间；校正模块对数据流和图像进行畸变和极线校正；标定模块对校正后数据流和图像空间位置标定；存储模块将校正后的数据流和图像及其对应关系以单应矩阵集合存储在持久化存储器中。本发明不用分光镜，避免了因此导致的成像差。本发明具有视差，能通过视差恢复空间深度信息。用于高帧率、高分辨率的数据重构，对高速运动目标的识别和跟踪等领域。

摘要： 本实用新型涉及一种狭窄空间用相机支架辅助装置及其相机支架，所述的包括与三角相机支架支腿连接的连接机构、水平支撑杆、弹性弯头、垂直支撑杆和底座，所述的连接机构包括一个可以套在支腿上的倾斜套管，所述的倾斜套管通过螺纹接头与支腿固定在一起，所述的倾斜套管上设置有一水平接头，所述的水平接头与水平支撑杆的一端连接，所述的水平支撑杆的另一端通过弹性弯头与垂直支撑杆连接，所述的垂直支撑杆与底座连接。采用本实用新型的辅助装置可以保持三角支架应有的高度，使三角支架固定稳定，拍摄时候相机固定稳定，提高拍摄质量。

摘要： 本发明提供一种多用途空间相机的成像控制电路和多用途空间相机，其包括至少两个控制模块，各个控制模块用于独立地控制所对应的CCD图像传感器与CMOS图像传感器；控制模块包括控制单元和数传接口单元，控制单元包括CCD图像处理单元和CMOS图像处理单元，CCD图像处理单元和CMOS图像处理单元分别对CCD图像传感器和CMOS图像传感器所传输的数字图像数据进行处理和整合，以生成并行数据；数传接口单元将并行数据转化为LVDS信号传输。本发明的有益效果在于：每一片的CCD都有一套独立的处理电路，可针对各片探测器分别进行摄像参数设置，且能够最大限度降低片间串扰，提高成像信噪比。多路独立的控制电路，提高了可靠性，降低因共用处理电路而产生的负荷过重问题。

摘要： 一种凝视型空间相机分时多光谱成像控制的相机系统及控制方法，在具有可变波段滤光装置的凝视型空间相机中设置单谱段单次成像、单谱段连续成像、全谱段单次成像、全谱段连续成像四种基本成像模式，用于配合卫星平台实现多种对地观测模式。相机中使用一台控制器控制相机的可变波段滤光装置、焦面组件、信号处理装置按照设定的工作流程实现这四种基本工作模式，本发明方法与现有技术方法相比，相机自主控制能力强，系统所需控制设备少，机构动作与成像控制同步精度高，成像控制模式简洁、灵活多样、覆盖全面，能够简单可靠的与卫星平台工作模式匹配组合实现多种类型的对地观测任务，可作为静轨凝视型空间相机最基本的分时多光谱成像控制方法使用。

摘要： 本发明涉及一种空间相机阻尼支撑机构以及空间相机装置，空间相机阻尼支撑机构包括内连杆、外连杆以及弹簧套筒，所述外连杆为中空筒状结构，所述弹簧套筒的一端固定在所述外连杆的一端端面上且与外连杆同轴布置，所述内连杆的一部分套设在所述弹簧套筒以及所述外连杆内，所述内连杆的外侧壁与所述弹簧套筒的另一端连接；所述内连杆位于所述弹簧套筒外的一端设有第一关节轴承，所述外连杆另一端设有第二关节轴承。本发明的一种空间相机阻尼支撑机构，设计简单，安装方便，容易标准化，生产周期短，适合批量化应用。通过将空间相机阻尼支撑机构设置在空间相机的底部，既能降低空间相机对卫星平台安装面的要求，也能抑制发射阶段的振动环境。

摘要： 本发明提供一种多用途空间相机的成像控制电路和多用途空间相机，其包括至少两个控制模块，各个控制模块用于独立地控制所对应的CCD图像传感器与CMOS图像传感器；控制模块包括控制单元和数传接口单元，控制单元包括CCD图像处理单元和CMOS图像处理单元，CCD图像处理单元和CMOS图像处理单元分别对CCD图像传感器和CMOS图像传感器所传输的数字图像数据进行处理和整合，以生成并行数据；数传接口单元将并行数据转化为LVDS信号传输。本发明的有益效果在于：每一片的CCD都有一套独立的处理电路，可针对各片探测器分别进行摄像参数设置，且能够最大限度降低片间串扰，提高成像信噪比。多路独立的控制电路，提高了可靠性，降低因共用处理电路而产生的负荷过重问题。

摘要： 本发明提供的提高空间遥感TDICCD相机动态传函的方法及空间相机，将TDICCD电荷突发转移时序和连续转移时序进行结合，形成一种新的电荷转移时序，保留TDICCD电荷突发转移时序动态范围高的优点，同时，利用电荷连续转移的特点最大限度的提升电荷转移传递函数，提升遥感相机成像质量。

摘要： 本申请涉及航空航天技术领域，具体而言，涉及一种相机调焦装置及空间相机，包括次镜框架、次镜镜体和压电陶瓷位移平台，在第一方向上所述次镜框架、所述压电陶瓷位移平台和所述次镜镜体依次固定连接，在所述第一方向上所述压电陶瓷位移平台的一端用于连接第一电极，所述压电陶瓷位移平台的另一端用于连接第二电极，所述第一电极和所述第二电极极性相反，所述第一方向为所述次镜镜体的轴向。本申请的目的在于针对背景技术中所涉及的至少一种技术问题，提供一种相机调焦装置及空间相机。

摘要： 本实用新型公开了一种空间相机在轨调节装置，包括：支架；固定座，用于固定空间相机；调节部，包括转动件和直线运动件，调节部用于将转动件的转动调整为直线运动件的直线运动，固定座的第一侧和调节部的直线运动件固连；驱动部，驱动部的输出端和转动件连接，用于驱动转动件转动；导向部，导向部包括导向件，固定座的第二侧和导向部的导向件可移动的连接，其中，固定座的第二侧沿着导向件移动的方向平行于直线运动件的直线运动的方向；固定座的第二侧为远离直线运动件的一侧。本实用新型具有使用寿命长、速度可调、防止过界、结构简单稳定可靠、在轨调节位移精准、通用性强、在轨调节范围广、带负载能力强的技术特点。